世界首例生物肢體：實(shí)驗(yàn)室里“種”出的大鼠前肢

Alulull

猜猜右圖中的物體是什么？這看起來像是一截被砍斷的老鼠爪子，不過正確答案可能比你想象的更加派奮人心：這截大鼠前肢其實(shí)是科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室中用活體細(xì)胞培育出來的人工產(chǎn)物。盡管尚不完美，但這一技術(shù)可能會在未來幫助人們研制出真正具有生物學(xué)功能的義肢。

許多接受了截肢手術(shù)的患者身上安裝的義肢在外觀上毫無問題，但卻無法像真正的四肢那樣發(fā)揮功用。現(xiàn)在，市面上又出現(xiàn)了一些利用仿生學(xué)的人工義肢，它們可以發(fā)揮功能，但不自然的外觀依舊是個(gè)硬傷。手部移植手術(shù)是另外一種解決方案，目前也有不少成功的案例，但為了防止身體出現(xiàn)排異反應(yīng)，接受移植的患者也需要終生服用免疫抑制藥物。

而生物肢體一旦成功，以上諸多問題都將迎刃而解。這種肢體由患者自身的細(xì)胞“培植”而成，因此不需要免疫抑制藥物的輔助，而且它在外觀和運(yùn)動功能上都將與自然狀態(tài)的肢體十分接近。

如何做出一條前肢

制作這條大鼠前肢的技術(shù)叫做“decel/recel”，之前在實(shí)驗(yàn)室中，這種技術(shù)已經(jīng)被用于研制人造心臟、怖臟和腎臟。利用該技術(shù)制作的一些簡單器官——例如氣管和聲帶——已經(jīng)被用于移植手術(shù)，并在不同程度上取得了成功。不過，它也遭到了一些非議。

人造器官的第一步是“脫細(xì)胞化”，第二步就是“再細(xì)胞化”。同樣是利用脫去細(xì)胞再培養(yǎng)的方法，造出一條前臂可比培養(yǎng)氣管難得多，因?yàn)榍罢咝枰嘤喾N類的細(xì)胞。為了解決這個(gè)問題，奧特首先將脫細(xì)胞后的大鼠前肢“骨架”置于生物反應(yīng)器當(dāng)中，并利用一套人工循環(huán)設(shè)備為其提供養(yǎng)分、氧氣以及電刺激。隨后，他將人類內(nèi)皮細(xì)胞注入血管的膠原支架，1小時(shí)后，內(nèi)皮細(xì)胞重新附著在血管表面。這一步非常關(guān)鍵，他說，因?yàn)檫@樣能使新長出來的血管更加結(jié)實(shí)，而不會在內(nèi)有液體循環(huán)的情況下出現(xiàn)破裂。接下來，他將小鼠成肌細(xì)胞、小鼠胚胎成纖維細(xì)胞以及人類內(nèi)皮細(xì)胞混合在一起，注入前肢支架中原本被肌肉組織占領(lǐng)的空位。2-3周后，血管和肌肉的重建完成。最后，奧特給前肢實(shí)施了皮膚移植手術(shù)，終于大功告成。

雖然實(shí)驗(yàn)成功，但并沒有在活體大鼠上測試肌肉運(yùn)動功能或排異反應(yīng)。

前路漫漫

奧特表示，盡管他們已經(jīng)完成了近百條大鼠前肢的脫細(xì)胞化，又給其中至少一半的支架“種”上了新的細(xì)胞，但目前需要做的工作還有很多。首先，他們需要在肢體里種上組成硬骨、軟骨等其他組織的細(xì)胞，觀察這些細(xì)胞能否再生。下一步，他們必須證明神經(jīng)系統(tǒng)也能完成重建。前人的手部移植手術(shù)結(jié)果表明，受體的神經(jīng)組織能夠延伸并穿入新接上的手掌，最終實(shí)現(xiàn)對新器官的控制。而人工培植的生物肢體是否也能做到這一步，還有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

奧特設(shè)想，將來人類的器官捐贈計(jì)劃或許也將囊括四肢捐贈。用于再生血管的細(xì)胞可以從受體的小血管中獲得，而肌肉細(xì)胞則可從大腿等部位的大型肌肉中取得。“如果提取大約5克（的肌肉組織），就能從中培養(yǎng)出人類骨骼肌成肌細(xì)胞。”

僅僅在美國就有150萬名截肢者，因此此項(xiàng)肢體再生研究具有重要的意義，奧特如是說。“目前，如果你失去了胳膊腿，或是因?yàn)榘┌Y治療、燒傷等緣故損傷了部分軟組織，能供你選擇的治療方案是很有限的。”